适应于涌现化学非平衡的玻尔兹曼方程求解器

我们提出了一种求解空间均匀且各向同性的相对论性 Boltzmann 方程的新方法。我们采用一组动态适应的正交多项式基，以允许化学非平衡的涌现。两个含时参数表征了该正交多项式基：有效温度 $T(t)$ 和相空间占据因子 $\Upsilon(t)$。在本文中，我们探讨（等效）无质量费米子，并推导 $T(t)$ 和 $\Upsilon(t)$ 的动力学方程，使得仅基的零阶项即可捕获每个粒子分布的粒子数密度和能量密度。我们通过研究一个由早期宇宙中中微子冻结过程的物理所启发的模型问题，验证了我们的方法，并展示了降低的计算成本以及轻松表示终态化学非平衡的能力，其中基本物理特征包括来自另一消失粒子分量（$e^\pm$ 湮灭）的再加热。